水力学A（一）练习题及参考答案(1)

水力学A（一）习题及参考答案

一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×)

1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。 （√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点 O重合。(×)

3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 ?×? 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （×）

8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 （×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ?√? 13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 (×) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 （√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ?×? 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。

(×)

19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 （√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 ?×? 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。

(√)

26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。 （×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ?√? 32、静水压强的大小与受压面的方位无关。

(√)

33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 (×) 34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 （×） 二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)

1、 作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量 （2） (1)大 ; (2)小 ； (3)相同 ； (4)无法确定 。 2、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强

（1）

(1) 数值相等; (2) 数值不等;(3) 仅水平方向数值相等;(4) 铅直方向数值最大 。 3、已知水流的沿程水头损失系数? 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 （4）

1

?1? 层流区 ； ?2? 紊流光滑区 ； ?3? 紊流过渡粗糙区 ； ?4? 紊流粗糙区 。

4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 （2）

（1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）5 kN/m2 （4）10 kN/m2 5、紊流的断面流速分布规律符合 （1） ?1?对数分布； ?2?直线分布； ?3?抛物线分布； ?4?椭圆分布。

6、长管的总水头线与测压管水头线 （1） （1）相重合； （2）相平行，呈直线； （3）相平行，呈阶梯状； （4）以上答案都不对。

8、液流的沿程水头损失系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属 （3）

?1? 层流区 ； ?2? 紊流光滑区 ； ?3? 紊流过渡粗糙区 ； ?4 ? 紊流粗糙区 。

12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为 （4） （1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）8 kN/m2 （4）10 kN/m2

13、静止液体中同一点沿各方向上的压强 （1）

(1) 数值相等 ; (2) 数值不等 ; (3) 仅水平方向数值相等 。

14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于 （2） ? 1 ? 1 ； ? 2 ? 2 ； ? 3 ? 3 ； ? 4 ? 4 。 15、水泵的扬程是指

（2）

(1) 水泵提水高度 ； (2) 水泵提水高度+吸水管的水头损失；

(3) 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 16、紊流粗糙区的水头损失与流速成 （2） ?1? 一次方关系； ?2? 二次方关系； ?3? 1.75～2.0次方关系 。 17、在平衡液体中，质量力与等压面 （3） （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。

18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 ?3 ? ?1? 急流和缓流 ； ?2? 均匀流和非均匀流 ； ?3? 层流和紊流； ?4? 恒定流和非恒定流。

21、图示容器中有两种液体，密度?2 > ?1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为 (2) (1) B 管高于 A 管； (2) A 管高于 B 管； (3) AB 两管同高。

2

22、紊流的断面流速分布规律符合 （1） ? 1 ? 对数分布 ； ? 2 ? 椭圆分布 ； ? 3 ? 抛物线分布 ； ? 4 ? 直线分布 。

24、盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示，其底部压强分别为 pa

和 pb。若两容器内水深相等，则 pa和pb的关系为 （1）

( 1) pa > pb (2) pa < pb (3) pa = pb (4) 无法确定

25、层流断面流速分布规律符合 （3） ? 1 ? 对数分布 ； ? 2 ? 直线分布 ； ? 3 ? 抛物线分布 ； ? 4 ? 椭圆分布 。

27、紊流中粘滞底层厚度 ? 比绝对粗糙高度 ? 大得多的壁面称为 （1） （1）光滑面 ? 2 ? 过渡粗糙面 （3）粗糙面 （4）以上答案均不对

三、填空题(在空格中填写正确答案)

5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 长管 和 短管 。 8、 计算明渠均匀流的公式是Q?ACRi。

9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为 （1） 直接水击 和 （2） 间接水击 。

12、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动 13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________ 14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ，外因是 边界条件的影响。

16、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B—B

四、问答题

3

1．．什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑液体的可压缩性？

解：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。 2．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。 3．什么是相对压强和绝对压强？

4。写出水力半径R的表达式。

8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？

10明渠均匀流产生的条件是什么？

五、作图题(在题图上绘出正确答案)

2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。

v0=0

总 水 头 线 测 压 管 水 头 线 v0=0

4、定性绘出图示曲面AＢＣ上水平方向的分力和铅垂方向压力体。 4

(5分)

ABC

5、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线向。

0=0 v v0=0 总水头线 测压管水头 v0=0 v0=0

6、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。

AB

六、根据题目要求解答下列各题

5

1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。

H O R R A B

解：水平分力 Px=pc×Ax=74.48kN

铅垂分力 Py=γ×V=85.65kN, 静水总压力 P2= Px2+ Py2,

P=113.50kN,

tan?= Py/Px=1.15 ∴ ?=49°

合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。

2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0.8m，长 l=50 m，两个 30折角、进口和出口的局

。

部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差 H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。

解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程

lv2???) H?hw?(? 4R2g计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数

R?A??d/4?0.2m , ???0.2?2?0.5?1.0?1.9

3 将参数代入上式计算，可以求解得到

v?4.16m/s , Q?vA?2.091m/s ?即倒虹吸管内通过的流量为2.091m/s 。

3

6

3、某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kN?m2，管路内流速v1=0.706m/s。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1)

d1 v1 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：

得喷嘴流量和出口流速为：

3Q?v1A1?0.00314ms

1 R P2 2 1 x v2?Q?9.9m

sA2对于喷嘴建立x方向的动量方程

p1A1?R???Q(v2x?v1x) R?p3A3??Q(v2?v3)?187.8N

水流对喷嘴冲击力:F与R, 等值反向。

4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底

高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。

解： i=（Z1-Z2）/L =0.001

A?bh?2.55m2

x?b?2h?4.9m

A?0.52m x1116 C?R?64.06m2/s

n R?v=C(Ri)0.5＝1.46m/s Q= vA=3.72m3/s。

5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b＝1.5m,槽长L＝116.5m。进口处槽底高程Z1=52.06m，当通过设计流量Q＝7.65m3/s时，槽中均匀流水深h 0=1.7m，试求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？

6、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍，取动能校正系数α=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。

7

7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置，已知水深H=2 m，板宽B＝3m。

8、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长b=0.8m，长 l=50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数 λ=0.024，已知通过流量 Q=2.662m3/s。若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差H 。

10、测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如题图所示。已知试验段 AB 长10 m ，管径d＝0.05m，弯管曲率半径R＝d，管段沿程水力摩擦系数λ＝0.0264，实测AB两端测压管水头差△h＝0.63cm，100秒钟流入量水箱的水体体积为0.028m3，试求弯管局部水头损失系数。 Δh 水 A B 11、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。

8

13、 矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b＝3m。闸前水深H＝4m，闸下收缩断面水深hc=0.8m，已知渠道流量Q=18m3/s。取动能和动量校正系数均为1。求水流作用于闸门上的作用力。 Hhc

14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计，已测得压强

p1?=0.5m，

p2?=-0.2m，水管的

横断面积A1=0.002m2，A2=0.001m2, 不计水头损失，求通过文丘里流量计的流量 Q为多少？ p1γd11122hvd2 15、管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度? = 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？

18、有一矩形断面渠道底宽b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q 。

19、图示一水平放置的弯管，直径D=0.2 m，转角α=90°，1－1断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m2，2－2断面与大气连通，管中流量为Q＝0.1m3/s，求水流通过弯管时对管壁的作用力。（取动能校正系数和动量修正系数均为1）

D 1 1 2 2 9

20、求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4 m，板宽B＝2m。

A H B

24、如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m，门重G=9800N，α=60°，h1 =1m，h2=1.73m。 试求：下游有水时启门力T。

h1h2Th3 25、有一水平放置的管道(如图)。管径d1=10 cm，d2=5 cm。管中流量Qv=10 L/s。断面1处测管高度H=2 m。不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为1。求水流作用于收缩段管壁上的力。

28、水温 10。C时水流的运动粘滞系数为 ? = 0.0131 cm2/s，水管的直径为 10 cm，管中流速为 100 cm/s，试判别水流流态。

30、有一虹吸管(如图)。已知管径d=10 cm，h1=1.5 m，h2=3 m，不计水头损失，取动能校正系数α＝1。求断面c－c中心处的压强pc。

10

34、图示直径为 20mm，长 450m 的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低 13 m，已知沿程水头损失系数λ=0.04，进口局部水头损失系数ζ=0.5，求泄流量 Q 。(按短管计算)

35、图示左边为一封闭容器，盛有密度 ?1＝?2＝1000kg/m3 的水，深度 h1 = 3 m 。容器侧壁装有一测压管，H= 0.5 m。右边为敞口盛水容器，水深 h2=2.2 m。求中间隔板 A、B、C 三点的压强。 ( 10分)

36 、已知如图所示的文丘里管，管路中通过流量Q = 10 l/s，d1 =5 cm， p1 =78.4 Pa，如果使2断面产生真空压强为6.37kPa，问d2应为多少？（不计水头损失） （ 10分)

p1γd11122hvd2

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